JPS58197822A - 絶縁性薄膜の形成方法 - Google Patents
絶縁性薄膜の形成方法Info
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、絶縁性薄膜の形成方法に関し、更に詳述すれ
ば、半導体基板等の段差を有する固体基板上に絶縁性薄
膜を堆積させる方法に関するものである。
ば、半導体基板等の段差を有する固体基板上に絶縁性薄
膜を堆積させる方法に関するものである。
プラズマ化学気相堆積（以下プラズマＣＶＤと称す）法
は、通常の化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ
■ａｐｏｒ １）ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）法よりも低い
基板温度で絶縁性薄膜を堆積させることが可能であるこ
とをその特徴としている。特に、機械的強度および水、
不純物イオンの阻止能に優れた窒化ケイ素薄＠を堆積さ
せるのに、ＣＶＤ法においては基板ｔ−６００〜１００
０ｔ：の温度に加熱する必要があるが、プラズマＣＶＤ
法においては４５０℃以下の基板温度で核窒化ケイ素薄
膜を堆積させることができる。そのため、このプラズマ
ＣＶＤ法はＢｔ半導体装置における表面保饅絶縁膜およ
び多層配線構造の層間絶縁膜の堆積方法として鍛近注目
されている。なお、該プラズマＣＶＤ法は文献、たとえ
ば、Ａ、に、 ５ｉｎｈａ他著「Ｂｅａｃｔｉｖｅｐｌ
ａｓｍａ ］）ｅｐｏｓｉｔｅｄ ｓｉ −Ｎ ｐｉｌ
ｍｓ ｆｏｒ ＭＯＳ−ＬＳＩ ｐａｓｓｉｖａｔｉ
ｏｎＪ （Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｃｈ
ｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ誌、第１２５巻６０１頁
〜６０８頁、１９７８年発行）Ｋ詳しい。
は、通常の化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ
■ａｐｏｒ １）ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）法よりも低い
基板温度で絶縁性薄膜を堆積させることが可能であるこ
とをその特徴としている。特に、機械的強度および水、
不純物イオンの阻止能に優れた窒化ケイ素薄＠を堆積さ
せるのに、ＣＶＤ法においては基板ｔ−６００〜１００
０ｔ：の温度に加熱する必要があるが、プラズマＣＶＤ
法においては４５０℃以下の基板温度で核窒化ケイ素薄
膜を堆積させることができる。そのため、このプラズマ
ＣＶＤ法はＢｔ半導体装置における表面保饅絶縁膜およ
び多層配線構造の層間絶縁膜の堆積方法として鍛近注目
されている。なお、該プラズマＣＶＤ法は文献、たとえ
ば、Ａ、に、 ５ｉｎｈａ他著「Ｂｅａｃｔｉｖｅｐｌ
ａｓｍａ ］）ｅｐｏｓｉｔｅｄ ｓｉ −Ｎ ｐｉｌ
ｍｓ ｆｏｒ ＭＯＳ−ＬＳＩ ｐａｓｓｉｖａｔｉ
ｏｎＪ （Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｃｈ
ｅｍｉｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ誌、第１２５巻６０１頁
〜６０８頁、１９７８年発行）Ｋ詳しい。
ところで、前記プラズマＣＶＤ法により絶縁性薄膜、た
とえば窒化ケイ素薄膜を堆積させる場合には、従来方法
においては、反応気体としてモノシラン（８ｉＨ４）、
ｉ！素、アンモニア等の一部または全部からなる混合気
体を用いている。また、該反応気体はヘリウム、アルゴ
ン等の膜堆積に直接寄与しない気体を含有していること
もある。以下、従来技術の間一点を説明する。第１図に
、第１層Ａｒ配ｌＩｉ！２が構成する段差を有する半導
体基板１上に従来方法に従って反応気体としてモノシラ
ン、窒素、アンモニアから成る混合気体を用いて堆積さ
せた窒化ケイ素薄膜３の断面形状を示す。
とえば窒化ケイ素薄膜を堆積させる場合には、従来方法
においては、反応気体としてモノシラン（８ｉＨ４）、
ｉ！素、アンモニア等の一部または全部からなる混合気
体を用いている。また、該反応気体はヘリウム、アルゴ
ン等の膜堆積に直接寄与しない気体を含有していること
もある。以下、従来技術の間一点を説明する。第１図に
、第１層Ａｒ配ｌＩｉ！２が構成する段差を有する半導
体基板１上に従来方法に従って反応気体としてモノシラ
ン、窒素、アンモニアから成る混合気体を用いて堆積さ
せた窒化ケイ素薄膜３の断面形状を示す。
同図において、第１噛Ａ／配線２は選択的に形成し次フ
ォトレジストをマスクとして文献Ｒ，Ｇ。
ォトレジストをマスクとして文献Ｒ，Ｇ。
ｐｏｕｌｓｅｎ著「ｐｌａｓｍａ Ｅｔｃｈｉｎｇ ｉ
ｎ ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ Ｍａｎｕｆ
ａｃｔｕｒｅ −Ａ ＲｅＶｉｅＷ Ｊ （Ｊｏｕｒａ
ｌｏｆ Ｖａｃｕｕｍ ５ｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ’Ｉ
’ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ誌、第１４巻、２６６頁〜２７４
頁、１９７７年発行）に述べる反応性スパッタエツチン
グ法により形成しており、その厚さは１μｍである。ま
た、窒化ケイ素薄＠３ｔｉ前記文献（５ｉｎｈａ他著）
と同等な平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用い、以下
の条件で堆積させたものであり、膜厚は１μｍである・ 堆積条件 モノシラン流量： ０．８３ ｃｙａ”／ Ｓ窒素流量
： ４．１７ｃｒＲ”／ Ｓ アンモニア流量：０．８３備”／ｓ 反反応体体圧カニ２１ ｐａ 基板温度：２７０℃ 高周波電カニ６００Ｗ 同図に示すように、窒化ケイ素薄＠３は第１噛Ａ／配線
２が構成する段差をほぼ忠実に被覆しており、段差上に
おいて核窒化ケイ素薄１ＩＩ３の表面の傾斜が大きくな
っている。その九め、該窒化ケイ素薄１１１３上に抵抗
加熱蒸着法、電子線加熱蒸着法などにより第２屠Ａ／薄
膜４を堆積させると、第２図に示すように、第１層Ａｔ
配線２による段差とにおいて該第２層ＡＩ薄膜４が薄く
なり、ここを境として膜が不連続になる場合もある。ま
た、不連続にならない場合においても、第３図に示すよ
うに第２眉Ａ／薄膜４上にフォトレジストを選択的に形
成しこれをマスクとして食刻法により該第２層Ａ／４＠
４を選択的に食刻することにより第２１ｍ Ａ ／配線
５を形成すると、第１層Ａｔ配線２による段差上におい
て第２層Ａ／薄嘆４に食刻過剰が生じ、配線抵抗の増大
や断線が発生しやすい欠点が存在した。
ｎ ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ Ｍａｎｕｆ
ａｃｔｕｒｅ −Ａ ＲｅＶｉｅＷ Ｊ （Ｊｏｕｒａ
ｌｏｆ Ｖａｃｕｕｍ ５ｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ’Ｉ
’ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ誌、第１４巻、２６６頁〜２７４
頁、１９７７年発行）に述べる反応性スパッタエツチン
グ法により形成しており、その厚さは１μｍである。ま
た、窒化ケイ素薄＠３ｔｉ前記文献（５ｉｎｈａ他著）
と同等な平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用い、以下
の条件で堆積させたものであり、膜厚は１μｍである・ 堆積条件 モノシラン流量： ０．８３ ｃｙａ”／ Ｓ窒素流量
： ４．１７ｃｒＲ”／ Ｓ アンモニア流量：０．８３備”／ｓ 反反応体体圧カニ２１ ｐａ 基板温度：２７０℃ 高周波電カニ６００Ｗ 同図に示すように、窒化ケイ素薄＠３は第１噛Ａ／配線
２が構成する段差をほぼ忠実に被覆しており、段差上に
おいて核窒化ケイ素薄１ＩＩ３の表面の傾斜が大きくな
っている。その九め、該窒化ケイ素薄１１１３上に抵抗
加熱蒸着法、電子線加熱蒸着法などにより第２屠Ａ／薄
膜４を堆積させると、第２図に示すように、第１層Ａｔ
配線２による段差とにおいて該第２層ＡＩ薄膜４が薄く
なり、ここを境として膜が不連続になる場合もある。ま
た、不連続にならない場合においても、第３図に示すよ
うに第２眉Ａ／薄膜４上にフォトレジストを選択的に形
成しこれをマスクとして食刻法により該第２層Ａ／４＠
４を選択的に食刻することにより第２１ｍ Ａ ／配線
５を形成すると、第１層Ａｔ配線２による段差上におい
て第２層Ａ／薄嘆４に食刻過剰が生じ、配線抵抗の増大
や断線が発生しやすい欠点が存在した。
本発明の目的は、段差を有する固体基板上に堆積させ几
絶縁性薄膜の固体基板上段差付近における幌表面の傾斜
をなだらかにすることくより、該絶縁性薄膜上に形成し
た金鴫配線の不良発生率を低減させ、信頼性を向上させ
ることにある。
絶縁性薄膜の固体基板上段差付近における幌表面の傾斜
をなだらかにすることくより、該絶縁性薄膜上に形成し
た金鴫配線の不良発生率を低減させ、信頼性を向上させ
ることにある。
上記目的を達成させるための本発明の構成は、堆積させ
る絶縁性薄膜を放電中において食刻する性質を有する気
体を反応気体中に含有せしめることにある。以下詳述す
る。
る絶縁性薄膜を放電中において食刻する性質を有する気
体を反応気体中に含有せしめることにある。以下詳述す
る。
一般に、段差を有する固体基板上に薄膜を堆積させる場
合、同膜の下地段差に対する被覆性は、固体基板との各
位置、特に段差付近における間膜の堆積速度の分布の仕
方により決定される。この点に関しては、たとえばＪ、
Ｂ、Ｂｉｎｄｅｌ他著［５ｔｅｐ Ｃｏｖｅｒａｇｅ
ｆｒｏｍ ａｎ ＥｘｔｅｎｄｅｄＳｐｕｔｔｅｒｉｎ
ｇ ５ｏｕｒｃｅ Ｊ （Ｔｈ１ｎ ５ｏ
ｌｉｄ ｐｉｌｍｓ誌、第２３巻３１頁〜４７頁、
１９７４年発行）に詳しい、以下、プラズマＣＶＤ法に
おける薄膜の堆積速度の固体基板上における分布、同分
布における薄膜の固体基板上段差に対する被覆形状、薄
膜Ｇ被覆形状を改良する方法について順に述べる・ （ａ） 堆積速度の分布 薄膜の堆積速度を決定する因子としては５．固体基板に
付着して薄膜を堆積させる活性基のミクロな運動におけ
る方向異方性、および活性基の固体基板への入射が固体
基板表面の段差により妨げられる現象（これを一般に「
自己しやへいＪ （ｓｅｌｆ−ｓｈａｄｏｗｉｎｇ ）
Ｊと称している）が考えられる。第１の運動方向異方性
に関しては、以下の簡略化モデルを用いることにする。
合、同膜の下地段差に対する被覆性は、固体基板との各
位置、特に段差付近における間膜の堆積速度の分布の仕
方により決定される。この点に関しては、たとえばＪ、
Ｂ、Ｂｉｎｄｅｌ他著［５ｔｅｐ Ｃｏｖｅｒａｇｅ
ｆｒｏｍ ａｎ ＥｘｔｅｎｄｅｄＳｐｕｔｔｅｒｉｎ
ｇ ５ｏｕｒｃｅ Ｊ （Ｔｈ１ｎ ５ｏ
ｌｉｄ ｐｉｌｍｓ誌、第２３巻３１頁〜４７頁、
１９７４年発行）に詳しい、以下、プラズマＣＶＤ法に
おける薄膜の堆積速度の固体基板上における分布、同分
布における薄膜の固体基板上段差に対する被覆形状、薄
膜Ｇ被覆形状を改良する方法について順に述べる・ （ａ） 堆積速度の分布 薄膜の堆積速度を決定する因子としては５．固体基板に
付着して薄膜を堆積させる活性基のミクロな運動におけ
る方向異方性、および活性基の固体基板への入射が固体
基板表面の段差により妨げられる現象（これを一般に「
自己しやへいＪ （ｓｅｌｆ−ｓｈａｄｏｗｉｎｇ ）
Ｊと称している）が考えられる。第１の運動方向異方性
に関しては、以下の簡略化モデルを用いることにする。
すなわち、膜堆積に寄与する活性基のうちの多くＣその
全体に占める割合を１−βとする）は、熱速ｔｖｎで等
方向に熱運動しており、他の活性基（その割合はβとな
る）は速度ｖ４でプラズマ放電空間から固体基板方向に
垂直に運動しているとする。なお、グロー放電中におい
ては、発光部分と固体基板との間に電位差が生じてお秒
、この電位差によりイオンは固体基板方向に運動エネル
ギーを得る。前記モデルにおいて固体基板に対して垂直
に運動しているとした活性基は、このようなイオンの運
動をモデル化１１・ □ したものであり、βは活性基のうちイオンの占める割合
に対応する・ 前記運動方向性を有する活性基の固体基板表面上におけ
る単位時間当り入射数は、前記した自己しやへいのため
に固体基板上の位置により異なる。
全体に占める割合を１−βとする）は、熱速ｔｖｎで等
方向に熱運動しており、他の活性基（その割合はβとな
る）は速度ｖ４でプラズマ放電空間から固体基板方向に
垂直に運動しているとする。なお、グロー放電中におい
ては、発光部分と固体基板との間に電位差が生じてお秒
、この電位差によりイオンは固体基板方向に運動エネル
ギーを得る。前記モデルにおいて固体基板に対して垂直
に運動しているとした活性基は、このようなイオンの運
動をモデル化１１・ □ したものであり、βは活性基のうちイオンの占める割合
に対応する・ 前記運動方向性を有する活性基の固体基板表面上におけ
る単位時間当り入射数は、前記した自己しやへいのため
に固体基板上の位置により異なる。
薄膜の堆積速度はこの入射粒子数に比例すると考えられ
る。そこで、第４図に示した表面形状を有する固体基板
上の点Ａにおける活性基（密度をｎとする）の入射粒子
数Ｎを求めると次式のようになる。
る。そこで、第４図に示した表面形状を有する固体基板
上の点Ａにおける活性基（密度をｎとする）の入射粒子
数Ｎを求めると次式のようになる。
＋βｎ ｖ 、 ＣＯｓθ
ω！＝ψ＋ （２）式（１
）でψｔｔ九はψ雪がπ／２以上の場合には第２項は０
とする。なお、式（１）においては活性基の平均自由行
程は固体基板表面の形状の代表的寸法（たとえば高低差
）と比較して十分大き−と・仮定 ！（ した、その理由は、プラズマＣＶＤ法により薄膜を堆積
させる際の反応気体圧力は通常０．０５〜５’Ｉ’ｏｒ
ｒであり、この時平均自由行程は２０〜２０００μｍと
なり、電子回路の形成された固体基板表面における段差
寸法（高低差１〜５μｍ）と比較して十分大きい友めで
ある０式（１）〜（３）よ抄次式を得る。
）でψｔｔ九はψ雪がπ／２以上の場合には第２項は０
とする。なお、式（１）においては活性基の平均自由行
程は固体基板表面の形状の代表的寸法（たとえば高低差
）と比較して十分大き−と・仮定 ！（ した、その理由は、プラズマＣＶＤ法により薄膜を堆積
させる際の反応気体圧力は通常０．０５〜５’Ｉ’ｏｒ
ｒであり、この時平均自由行程は２０〜２０００μｍと
なり、電子回路の形成された固体基板表面における段差
寸法（高低差１〜５μｍ）と比較して十分大きい友めで
ある０式（１）〜（３）よ抄次式を得る。
Ｎ／αｎＶ＊ｂ＝（Ｉ Ｗ）’１（θｓ ｆｔｍ ９’
＊）−１−ｗｆ、（θ、ψ８．ψｍ ） （４）ｒ
＝Ｖａ／Ｖｔｈ （５）α＝（
１−β）／に＋βｒ（６） Ｗ＝βγ／α （７）ｆ ｓ ＝
（ＣＯ５（９’ｓ−θ）＋Ｃ０８（９’ｓ＋θ））／
２ （８１なお、式（４）、 （８）、 （９）は固
体基板上平坦部分（θ−ψ１＝ψ、＝０）における値が
１となるように規格化しである。先に述べたように、固
体基板上の各点における薄膜の堆積速度りは活性基の入
射数Ｎに比例すると考えられるので、次式で表わされる
。
＊）−１−ｗｆ、（θ、ψ８．ψｍ ） （４）ｒ
＝Ｖａ／Ｖｔｈ （５）α＝（
１−β）／に＋βｒ（６） Ｗ＝βγ／α （７）ｆ ｓ ＝
（ＣＯ５（９’ｓ−θ）＋Ｃ０８（９’ｓ＋θ））／
２ （８１なお、式（４）、 （８）、 （９）は固
体基板上平坦部分（θ−ψ１＝ψ、＝０）における値が
１となるように規格化しである。先に述べたように、固
体基板上の各点における薄膜の堆積速度りは活性基の入
射数Ｎに比例すると考えられるので、次式で表わされる
。
Ｄ／Ｄｏ＝ （Ｉ Ｗ） ｆ、−４−ｗｆ、
ＱＯ同式においてＤｏは固体基板上平坦部分におけ
る堆積速度である０式（５）〜（７）、および四より、
Ｄの固体基板上における分布は２つの関数’ｌ＋ ’！
およびＷにより決定されること、および活性基の異方性
が大きく（β、ｒが大きく）なるとともにＷは０から１
まで増大し、Ｄの分布はｆｌで決定される分布からｆ２
で決定される分布へと変化することが分る。以下、第５
図に示した固体基板表面に則してＤの分布について述べ
る。なお、同図は反応性スパッタエツチング法により形
成され九Ａ／配線を有する固体基板をモデル化し友もの
である。第６図に％ ｗ＝Ｑ、１／２．１に対するＤの
分布を示す、同図からＷが増大するとともにＤの変動幅
が増大することが分る。
ＱＯ同式においてＤｏは固体基板上平坦部分におけ
る堆積速度である０式（５）〜（７）、および四より、
Ｄの固体基板上における分布は２つの関数’ｌ＋ ’！
およびＷにより決定されること、および活性基の異方性
が大きく（β、ｒが大きく）なるとともにＷは０から１
まで増大し、Ｄの分布はｆｌで決定される分布からｆ２
で決定される分布へと変化することが分る。以下、第５
図に示した固体基板表面に則してＤの分布について述べ
る。なお、同図は反応性スパッタエツチング法により形
成され九Ａ／配線を有する固体基板をモデル化し友もの
である。第６図に％ ｗ＝Ｑ、１／２．１に対するＤの
分布を示す、同図からＷが増大するとともにＤの変動幅
が増大することが分る。
（ｂ） 固体基板上段差に対する被覆形状第７図に１
第６図に示したＤの各分布のもとで堆積させた場合の薄
膜の固体基板上段差に対する被覆形状を電子計算機によ
り計算した結果を示す。
第６図に示したＤの各分布のもとで堆積させた場合の薄
膜の固体基板上段差に対する被覆形状を電子計算機によ
り計算した結果を示す。
同図からＷが増大するとともに固体基板上段差付近にお
ける薄膜の表面形状が急しゅんになることが分る。
ける薄膜の表面形状が急しゅんになることが分る。
（Ｃ） 被覆形状を改良する方法
上記した結果によれば、薄膜の固体基板上段差付近にお
ける表面の傾斜をなだらかにする食めにＩ／′ｉＷの値
を減少させればよいことが分る。Ｗを減少させる第１の
方法としては、式（５）〜（７）よりβまたはｒを減少
させる方法がある。活性基の質量をｍ％温度をＴ１平均
自由行程を１１グクー放電中の発光部分と固体基板との
間に存在する電位差により生じた電界をＥとすれば、ｖ
＠ｈとＶ−は次式％式％ （１１） （１２） なお、上式においてｋＦｉボルツマン定数、ｅＦｉ素電
荷であり、活性基のうちのイオンＦｉ１価であるとした
０式（１１）、 （１２）より次式を得る。
ける表面の傾斜をなだらかにする食めにＩ／′ｉＷの値
を減少させればよいことが分る。Ｗを減少させる第１の
方法としては、式（５）〜（７）よりβまたはｒを減少
させる方法がある。活性基の質量をｍ％温度をＴ１平均
自由行程を１１グクー放電中の発光部分と固体基板との
間に存在する電位差により生じた電界をＥとすれば、ｖ
＠ｈとＶ−は次式％式％ （１１） （１２） なお、上式においてｋＦｉボルツマン定数、ｅＦｉ素電
荷であり、活性基のうちのイオンＦｉ１価であるとした
０式（１１）、 （１２）より次式を得る。
ｒ＝ｅＥｔ／３ｋＴ （１３）ｌは
反応気体圧力Ｐに反比例するので、反応気体圧力を増大
させることにより、ｒを減少させ薄膜の被覆形状を改良
することができることが分る。
反応気体圧力Ｐに反比例するので、反応気体圧力を増大
させることにより、ｒを減少させ薄膜の被覆形状を改良
することができることが分る。
しかしながら、反応気体圧力を変化させると堆積させた
薄膜の諸性質が変化するので、反応気体圧力を増大させ
る方法が有効となる適用範囲は限られ次ものとなる。
薄膜の諸性質が変化するので、反応気体圧力を増大させ
る方法が有効となる適用範囲は限られ次ものとなる。
これに対して、堆積させる薄膜を放電中において食刻す
る性質を有する気体を反応気体中に混合させると、薄膜
の諸性質に対する影響を前記方法と比較して小さくおさ
えながら薄膜の固体基板上段差に対する被覆形状を改善
することができる。
る性質を有する気体を反応気体中に混合させると、薄膜
の諸性質に対する影響を前記方法と比較して小さくおさ
えながら薄膜の固体基板上段差に対する被覆形状を改善
することができる。
以下、その理由について述べる。グロー放電中における
食刻性反応気体による薄膜の食刻速度をＲとすれば、Ｒ
は堆積速度りと同様に次式で表わされる。
食刻性反応気体による薄膜の食刻速度をＲとすれば、Ｒ
は堆積速度りと同様に次式で表わされる。
Ｒ／Ｒｏ＝ （Ｉ Ｗ’）（、＋ｗ／ ｆ、
（１４）間代においてＲｏは固体基板上平坦部分にお
ける食刻速度である。したがって、反応気体中に上記食
刻性反応気体が含有されている場合の堆積速度Ｇは次式
で近似される。
（１４）間代においてＲｏは固体基板上平坦部分にお
ける食刻速度である。したがって、反応気体中に上記食
刻性反応気体が含有されている場合の堆積速度Ｇは次式
で近似される。
Ｇ ＝ Ｄ −Ｒ’ （１５）式（１０
）、 （１４）、 （１５）より次式を得る。
）、 （１４）、 （１５）より次式を得る。
Ｇ／ （Ｄｏ Ｒｅ）＝ （１−ｗ”）ｆ ｌ＋
Ｗ″ｆ２ （１６）Ｗ”＝” Ｒｅ （Ｗ’
Ｗ）／ （Ｄｏ Ｒｏ） （１７）ところで
、固体基板に付着して薄膜の堆積に寄与する活性基はほ
とんどが多原子分子であり、その一部は活性基が他の分
子と結合して生じたものである・、これに対して、薄膜
の食刻を行なう活性基の多くは単原子であり、その平均
自由行程ｔ′は薄膜の堆積に寄与する活性基のｔより４
大きいと考えられる。したがって、ｗ’ｉｊｗより大き
く、式（１力より次式を得る。
Ｗ″ｆ２ （１６）Ｗ”＝” Ｒｅ （Ｗ’
Ｗ）／ （Ｄｏ Ｒｏ） （１７）ところで
、固体基板に付着して薄膜の堆積に寄与する活性基はほ
とんどが多原子分子であり、その一部は活性基が他の分
子と結合して生じたものである・、これに対して、薄膜
の食刻を行なう活性基の多くは単原子であり、その平均
自由行程ｔ′は薄膜の堆積に寄与する活性基のｔより４
大きいと考えられる。したがって、ｗ’ｉｊｗより大き
く、式（１力より次式を得る。
Ｗ”＜Ｗ （１Ｂ）ゆえ
に、反応気体中に食刻性反応気体を含有させることによ
りＷが減少し固体基板上段差付近における薄膜の表面形
状をなだらかにすることができる・ なお、本発明においては、上述し念ように活性基の運動
における異方性が重要な役割を演じている。そのため、
本発明は前記文献（５ｉｎｈａ他著）に示されるような
平行平板型６プラズマＣＶＤ装置において有効である。
に、反応気体中に食刻性反応気体を含有させることによ
りＷが減少し固体基板上段差付近における薄膜の表面形
状をなだらかにすることができる・ なお、本発明においては、上述し念ように活性基の運動
における異方性が重要な役割を演じている。そのため、
本発明は前記文献（５ｉｎｈａ他著）に示されるような
平行平板型６プラズマＣＶＤ装置において有効である。
これに対して、コイルによりプラズマ放電を発生させる
誘導型プラズマＣＶＤ装置においては異方性が小さいた
めに、本発明はあまり有効ではない。本発明の有効性を
増す九めには、基板にバイアス紙圧を印加する等の方法
により異方性を増すことが必要となる。マイクａ波によ
りプラズマ放電を発生させるプラズマＣＶＤ装置におい
ても誘導型プラズマＣＶＤ装置と同様である。
誘導型プラズマＣＶＤ装置においては異方性が小さいた
めに、本発明はあまり有効ではない。本発明の有効性を
増す九めには、基板にバイアス紙圧を印加する等の方法
により異方性を増すことが必要となる。マイクａ波によ
りプラズマ放電を発生させるプラズマＣＶＤ装置におい
ても誘導型プラズマＣＶＤ装置と同様である。
実施例 １
本発明の絶縁膜形成方法の一実施例を第８〜１０図によ
ゆ説明する。同図は、第１図と同じく反応性スパッタエ
ツチング法により厚さ１μｍの第１鳩Ａ／配線２が形成
され九半導体基板ｌ上に、反応気体としてモノシラン、
窒素、アンモニア、および堆積させる窒化ケイ素を放電
中で食刻する性質を有する四フッ化炭素（ＣＦ４ ）か
ら成る混合気体を用いて堆積させた窒化ケイ素薄膜３の
断面形状を示す、同図において、窒化ケイ素薄膜３は第
１図の窒化ケイ素薄＠３の堆積に用いたのと同一の装置
を用いて以下の条件で堆積させたものであり、その厚さ
も同じ１μｍである。
ゆ説明する。同図は、第１図と同じく反応性スパッタエ
ツチング法により厚さ１μｍの第１鳩Ａ／配線２が形成
され九半導体基板ｌ上に、反応気体としてモノシラン、
窒素、アンモニア、および堆積させる窒化ケイ素を放電
中で食刻する性質を有する四フッ化炭素（ＣＦ４ ）か
ら成る混合気体を用いて堆積させた窒化ケイ素薄膜３の
断面形状を示す、同図において、窒化ケイ素薄膜３は第
１図の窒化ケイ素薄＠３の堆積に用いたのと同一の装置
を用いて以下の条件で堆積させたものであり、その厚さ
も同じ１μｍである。
堆積条件
モノシラン流量： ０．８３ ｔｙｔｘ”／ Ｓ窒素流
量： ４．１７ ａｐｔ”／ ＩＩアンモニア流量：
０．８３ ｃｍ”／ ｓ四フッ化炭素流量：０．３３
Ｑｌｌ畠／Ｓ反応気体圧カニ ２１Ｐａ 基板温度： ２７０℃ 高周波電カニ６００Ｗ なお、本実施例における窒化ケイ素薄嘆け、反応気体中
に混入させた四フッ化炭素に寄因する炭素とフッ素とを
含有している。第８図を第１図を比較すると、本実施例
における窒化ケイ素薄嘆３の固体基板と段差付近におけ
る表面の傾斜は従来方法によるものよりもなだらかにな
っていることが分る。第９図、第１θ図に、核窒化ケイ
素薄模上に第２図、第３図と同様にして形成し九第２層
Ａ／薄暎４の断面図、第２暦Ａ／配線５の平面図をそれ
ぞれ示す、仁れら図面から分るように、本発明による方
法で堆積させた窒化ケイ素薄膜３上に堆積させた第２層
ＡＩ薄ＩＫ４は、固体基板上段差をよく被覆しており、
該段差付近における膜厚は従来方法によるものと比較し
て厚くなっている。
量： ４．１７ ａｐｔ”／ ＩＩアンモニア流量：
０．８３ ｃｍ”／ ｓ四フッ化炭素流量：０．３３
Ｑｌｌ畠／Ｓ反応気体圧カニ ２１Ｐａ 基板温度： ２７０℃ 高周波電カニ６００Ｗ なお、本実施例における窒化ケイ素薄嘆け、反応気体中
に混入させた四フッ化炭素に寄因する炭素とフッ素とを
含有している。第８図を第１図を比較すると、本実施例
における窒化ケイ素薄嘆３の固体基板と段差付近におけ
る表面の傾斜は従来方法によるものよりもなだらかにな
っていることが分る。第９図、第１θ図に、核窒化ケイ
素薄模上に第２図、第３図と同様にして形成し九第２層
Ａ／薄暎４の断面図、第２暦Ａ／配線５の平面図をそれ
ぞれ示す、仁れら図面から分るように、本発明による方
法で堆積させた窒化ケイ素薄膜３上に堆積させた第２層
ＡＩ薄ＩＫ４は、固体基板上段差をよく被覆しており、
該段差付近における膜厚は従来方法によるものと比較し
て厚くなっている。
また、第２暦Ａ／配線５を形成する際の固体基板上段差
付近における食刻過剰も低減されている。
付近における食刻過剰も低減されている。
これにより、第２暦Ａ／配線５の配線抵抗の増大および
断線の発生が防止された。
断線の発生が防止された。
本実施例においては、窒化ケイ素薄嗅を放電中で食刻す
る気体として四フッ化炭素を用いたが、他の炭化水素の
ハロゲン置換体、たとえばＣＨＦ５゜ＣＣｌａ ｅ Ｃ
Ｃ／ Ｆ ｓ ＊ ＣＣｅ ｘ Ｆ２ ｙ ＣＣｌ ｓ
Ｆ ＊ＣＨＣ／ ｚ Ｆ ＋ ＣＨＣＩ Ｆａ ＊
ＣＢｒＦｉ ｍ ＣＣ／ ｓＦｓ ＊０２ Ｆａ 、
Ｃ２Ｃ／２Ｆ４ 、 ＣｚＨｒｚＦ４＊ ＣｚＣｅＦｓ
＊ＣｚＨｓＣ／Ｆｔ 、 Ｃ２Ｈ４１Ｊ 、 ＣａＦ
ｓ またはこれらの混合気体を用い死場合にも同様な
効果が得られた。また、他のハロゲン化合物、九とえば
ｓａｐ。
る気体として四フッ化炭素を用いたが、他の炭化水素の
ハロゲン置換体、たとえばＣＨＦ５゜ＣＣｌａ ｅ Ｃ
Ｃ／ Ｆ ｓ ＊ ＣＣｅ ｘ Ｆ２ ｙ ＣＣｌ ｓ
Ｆ ＊ＣＨＣ／ ｚ Ｆ ＋ ＣＨＣＩ Ｆａ ＊
ＣＢｒＦｉ ｍ ＣＣ／ ｓＦｓ ＊０２ Ｆａ 、
Ｃ２Ｃ／２Ｆ４ 、 ＣｚＨｒｚＦ４＊ ＣｚＣｅＦｓ
＊ＣｚＨｓＣ／Ｆｔ 、 Ｃ２Ｈ４１Ｊ 、 ＣａＦ
ｓ またはこれらの混合気体を用い死場合にも同様な
効果が得られた。また、他のハロゲン化合物、九とえば
ｓａｐ。
に代表される水素化ケイ素の各種ハロゲン置換体Ｓ Ｆ
ａ ＊ Ｂ Ｃ／ ３を用いた場合にも同様な効果が得
１られた。
ａ ＊ Ｂ Ｃ／ ３を用いた場合にも同様な効果が得
１られた。
実施例 ２
本発明の他の実施例として、酸化ケイ素薄膜を形成する
場合について述べる。第１図と同様にして第１層Ａｌ配
線が形成された半導体基板上に１反応気体としてモノシ
ラン、亜酸化窒素（ＮｘＯ）、堆積させる酸化ケイ素を
放電中で食刻する性質を有する四フッ化炭素（ＣＦ４）
−および反応ガス圧力調整用のアルゴンから成る混合気
体を用いて酸化ケイ素薄膜を堆積させた場合その表面形
状は第８図に示し次窒化ケイ素薄膜３Ｑ表面形状とほぼ
同じとなった。本実施例２における酸化ケイ素薄膜は第
１図の窒化ケイ素薄膜３の堆積に用いたのと同一の装置
を用いて以下の条件で堆積させ念。
場合について述べる。第１図と同様にして第１層Ａｌ配
線が形成された半導体基板上に１反応気体としてモノシ
ラン、亜酸化窒素（ＮｘＯ）、堆積させる酸化ケイ素を
放電中で食刻する性質を有する四フッ化炭素（ＣＦ４）
−および反応ガス圧力調整用のアルゴンから成る混合気
体を用いて酸化ケイ素薄膜を堆積させた場合その表面形
状は第８図に示し次窒化ケイ素薄膜３Ｑ表面形状とほぼ
同じとなった。本実施例２における酸化ケイ素薄膜は第
１図の窒化ケイ素薄膜３の堆積に用いたのと同一の装置
を用いて以下の条件で堆積させ念。
膜厚は１μｍである。
堆積条件
モノシラン流量： ０．８３ ｍ”／８亜酸化窒素流量
： １．６６ｃｒＩＭ”／ｓアルゴン流量：＆３３副易
／３ 四７ ”） 化炭素１１１量： ０．４９３”／ｓ反反
応体体圧カニ２１ Ｐ ａ 基板温度：２７０を 高周波電カニ６００Ｗ なお、本実施例における酸化ケイ素薄膜は、反応気体中
に混入させた四フッ化炭素に寄因する炭素とフッ素とを
含有している。
： １．６６ｃｒＩＭ”／ｓアルゴン流量：＆３３副易
／３ 四７ ”） 化炭素１１１量： ０．４９３”／ｓ反反
応体体圧カニ２１ Ｐ ａ 基板温度：２７０を 高周波電カニ６００Ｗ なお、本実施例における酸化ケイ素薄膜は、反応気体中
に混入させた四フッ化炭素に寄因する炭素とフッ素とを
含有している。
本実施例においては、酸化ケイ素薄膜を放電中で食刻す
る気体として四フッ化炭素を用い九が、前記実施例１と
同様にＣＨＦ３ 、 Ｃ！Ｆｉｌ 、 Ｃ２Ｈ４１Ｊ
。
る気体として四フッ化炭素を用い九が、前記実施例１と
同様にＣＨＦ３ 、 Ｃ！Ｆｉｌ 、 Ｃ２Ｈ４１Ｊ
。
Ｃ４Ｆｍ等の炭化水素のハロゲン置換体またはこれらの
混合気体を用いた場合にも同様な効果が得られた。なお
、炭化水素のハロゲン置換体のうち塩素ま友は臭素を含
むものについては十分な効果は得られなかった。
混合気体を用いた場合にも同様な効果が得られた。なお
、炭化水素のハロゲン置換体のうち塩素ま友は臭素を含
むものについては十分な効果は得られなかった。
第１図は第１層Ａｌ配線を有する半導体基板上に従来の
プラズマＣＶＤ法により堆積させ友窒化ケイ素薄膜の形
状を示す断面図、第２図は該窒化ケイ素薄嘆上に蒸着法
により堆積させた第２層Ａｅ＠嗅の形状を示す断面図、
第３図は該Ａｆ薄嘆を選択食刻することにより形成した
第１層Ａｌ配線を示す平面図、第４図とｌａ５図はとも
に固体基板の表面形状管示す断面図、第６図は第５図に
示し九固体基板表面上における薄膜の堆積速度の分布を
示す図、第７図は第６図に示し九堆積速度の分布のもと
に堆積させた絶縁性薄膜の断面形状を計算により求めた
結果を示す図、第８図？′１ｔａ１層Ａ／配線を有する
半導体基板上に本発明のプラズマＣＶＤ法により堆積さ
せた窒化ケイ素薄膜の形状を示す断面図、第９図は該窒
化ケイ素薄膜上に蒸着法により堆積させた第２屠Ａ／薄
膜の形状を示す断面図、第１０図は該人ｌ薄膜を選択食
刻することにより形成した第２暦Ａ／配線を示す平面図
である。 １・・・半導体基板、２・・・第１屠Ａ／配線、３・・
・窒化ケイ素薄膜、４・・・第２膚Ａ／薄膜−５・・・
第２層Ａｌ￥Ｊ １ 図 ′ｙｆＪｚ 図″′
ｆＪ ６ 図 ９１４亭ル〔１ニリイ１を八−Ｌ ■ ７ 図 第 ３ 口 縁）５ン １４ノ′ 二 〇 ￥Ｊ ？ 図 −−− Ｉ ｌＯ図 −
プラズマＣＶＤ法により堆積させ友窒化ケイ素薄膜の形
状を示す断面図、第２図は該窒化ケイ素薄嘆上に蒸着法
により堆積させた第２層Ａｅ＠嗅の形状を示す断面図、
第３図は該Ａｆ薄嘆を選択食刻することにより形成した
第１層Ａｌ配線を示す平面図、第４図とｌａ５図はとも
に固体基板の表面形状管示す断面図、第６図は第５図に
示し九固体基板表面上における薄膜の堆積速度の分布を
示す図、第７図は第６図に示し九堆積速度の分布のもと
に堆積させた絶縁性薄膜の断面形状を計算により求めた
結果を示す図、第８図？′１ｔａ１層Ａ／配線を有する
半導体基板上に本発明のプラズマＣＶＤ法により堆積さ
せた窒化ケイ素薄膜の形状を示す断面図、第９図は該窒
化ケイ素薄膜上に蒸着法により堆積させた第２屠Ａ／薄
膜の形状を示す断面図、第１０図は該人ｌ薄膜を選択食
刻することにより形成した第２暦Ａ／配線を示す平面図
である。 １・・・半導体基板、２・・・第１屠Ａ／配線、３・・
・窒化ケイ素薄膜、４・・・第２膚Ａ／薄膜−５・・・
第２層Ａｌ￥Ｊ １ 図 ′ｙｆＪｚ 図″′
ｆＪ ６ 図 ９１４亭ル〔１ニリイ１を八−Ｌ ■ ７ 図 第 ３ 口 縁）５ン １４ノ′ 二 〇 ￥Ｊ ？ 図 −−− Ｉ ｌＯ図 −
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 プラズマ化学気相堆積法により絶縁性薄膜を堆積
させる絶縁性薄膜の形成方法において、上記堆積させる
絶縁性薄膜を放電中において食刻する性質を有する気体
を反応気体中に含有せしめてなることを特徴とする絶縁
性薄膜の形成方法。 ２、特許請求の範囲＠１項において、上記堆積させる絶
縁性薄膜がケイ素と窒素を主成分とする化合物またはケ
イ素、窒素、水素を主成分とする化合物であり、かつ、
反応気体中に該絶縁性薄膜を放電中で食刻する性質を有
する気体として各種ハロゲン化合物のうちの少なくとも
１種類が含有されていることを特徴とする絶縁性薄膜の
形成方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記反応気体中に
絶縁性薄＠を放電中で食刻する性質を有する気体として
各楕炭化水素の各種ハロゲン置換体、モノ７ラン（Ｓｉ
Ｈ４）の各種Ｉ−ロゲン置換体、六フッ化イオウ、三塩
化ホウ素のうちの少なくとも１種類が含有されているこ
とを特徴とする絶縁性薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7996182A JPS58197822A (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | 絶縁性薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7996182A JPS58197822A (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | 絶縁性薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58197822A true JPS58197822A (ja) | 1983-11-17 |
Family
ID=13704898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7996182A Pending JPS58197822A (ja) | 1982-05-14 | 1982-05-14 | 絶縁性薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58197822A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6362238A (ja) * | 1986-09-02 | 1988-03-18 | Toshiba Corp | 薄膜堆積方法 |
-
1982
- 1982-05-14 JP JP7996182A patent/JPS58197822A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6362238A (ja) * | 1986-09-02 | 1988-03-18 | Toshiba Corp | 薄膜堆積方法 |
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